Calculateur de la diffusion Compton

Calculateur de la diffusion Compton | Outil en ligne gratuit | Elysia Tools

Guide d'utilisation de l'outil

Découvrez quand utiliser cet outil, ce qu'il prend en charge et comment les utilisateurs l'appliquent.

Points clés

Catégorie: Science & Education
Types d’entrée: number, select
Type de sortie: text
Exemples associés: 4
API disponible: Oui

Aperçu

Le calculateur de la diffusion Compton détermine avec précision la variation de longueur d'onde et les transferts d'énergie lors d'une collision entre un photon de haute énergie et un électron au repos. En saisissant la longueur d'onde incidente et l'angle de diffusion, l'outil applique la formule fondamentale de Compton pour calculer la longueur d'onde diffusée, les énergies des particules et l'angle d'éjection de l'électron de recul.

Quand l’utiliser

Résoudre des exercices de physique moderne ou de mécanique quantique portant sur l'effet Compton.
Calculer les pertes d'énergie et les angles d'émission lors d'expériences de spectrométrie X ou gamma.
Vérifier les cas limites de diffusion, tels que la transmission directe à 0° ou la rétrodiffusion maximale à 180°.

Fonctionnement

1Saisissez la longueur d'onde du photon incident et choisissez l'unité appropriée (pm, Å ou nm).
2Indiquez l'angle de diffusion θ du photon en degrés, compris entre 0° et 180°.
3L'outil calcule le décalage Δλ à partir de la longueur d'onde Compton de l'électron λ_C et applique les lois de conservation.
4Consultez les résultats détaillés : longueur d'onde et énergie du photon diffusé, énergie cinétique transférée et angle de recul de l'électron.

Cas d’usage

Vérification de calculs théoriques en cours de physique atomique et quantique.
Analyse de l'énergie des photons rétrodiffusés dans les protocoles de radioprotection et d'imagerie X.
Étude cinématique des transferts d'impulsion entre photons et électrons libres.

Exemples

1. Expérience historique de Compton à 90°

Étudiant en physique

Contexte

L'étudiant étudie l'expérience historique d'Arthur Compton de 1923 utilisant la raie Kα du molybdène.

Problème

Déterminer la nouvelle longueur d'onde et l'énergie transmise à l'électron pour un faisceau de 71 pm diffusé à 90°.

Utilisation

Entrez 71 dans le champ de longueur d'onde, sélectionnez 'pm' comme unité, puis réglez l'angle sur 90°.

Résultat

Le décalage obtenu est de 2,42631 pm (λ' = 73,4263 pm), avec un transfert d'énergie cinétique de 577,04 eV à l'électron.

2. Rétrodiffusion maximale de rayons X à 180°

Enseignant-chercheur

Contexte

Préparation d'un support de travaux pratiques sur les chocs élastiques photon-électron en rétrodiffusion.

Problème

Calculer l'énergie du photon et l'angle de recul pour un rayonnement incident de 100 pm renvoyé vers l'arrière.

Utilisation

Saisissez 100 dans la longueur d'onde, choisissez l'unité 'pm', puis appliquez un angle de 180°.

Résultat

Le photon ressort avec une longueur d'onde de 104,853 pm (11,825 keV), cédant 573,8 eV à l'électron projeté vers l'avant (φ = 0°).

FAQ

Qu'est-ce que la longueur d'onde Compton de l'électron ?

C'est une constante physique fondamentale définie par λ_C = h/(m_e·c), d'une valeur approximative de 2,42631 picomètres.

Quel angle produit le décalage de longueur d'onde maximal ?

Le décalage maximal a lieu à un angle de rétrodiffusion de 180°, où Δλ = 2λ_C (environ 4,85262 pm).

Que se passe-t-il lorsque l'angle de diffusion est de 0° ?

À 0°, le photon traverse la matière sans déviation ni perte d'énergie, ce qui donne un décalage de longueur d'onde nul (Δλ = 0).

Quelles unités de longueur d'onde sont acceptées ?

Le calculateur prend en charge le picomètre (pm), l'angström (Å) et le nanomètre (nm).

Comment est calculé l'angle de recul de l'électron ?

Il est obtenu par la relation de conservation de la quantité de mouvement : cot φ = (1 + E/(m_e·c²))·tan(θ/2).

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1. Expérience historique de Compton à 90°

2. Rétrodiffusion maximale de rayons X à 180°

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